实验合金结构钢焊接热影响区的组织模拟
第五章 焊接热影响区的组织和性能
第五章焊接热影响区的组织和性能焊接分为三大类：熔化焊、压力焊和钎焊。
其中熔化焊是最常见最广泛的焊接方法。
而本书讨论的焊接冶金主要是以熔化焊为基础进行讨论的。
所谓熔化焊是采用一种高温热源使两种同质或非同质的材料利用原子间或分子间的分散与聚合而形成一个整体的过程。
这个热源贯穿于焊接过程的始终:一部分热量用于加热焊件和母材，一部分用于热损失（飞溅、周围介质等）。
用于加热母材和焊材的热功率称为有效功率，其实这部分热量：一部分用于熔化金属形成焊缝，另一部分用于热传导而流失于母材形成HAZ （包含熔合线）。
HAZ：熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域。
焊接接头：焊缝和和热影响区p161 图4-1焊接热影响区示意图前面讨论焊缝的合金化，焊缝金属的脱S、脱O、脱P、H及晶粒的细化等，均是如何控制焊缝的质量，主要是焊缝区的问题。
由于早些年代里，制造焊接结构所采用的钢种是低碳钢，焊缝是至关重要的环节。
HAZ一般不会出现什么问题，但随着科学技术和生产规模的发展，各种高温、耐压、耐蚀、低温容器、深水潜艇、宇航设备以及核电站锅炉、管道等不断建造，各种高强钢、高合金钢以及某些特种材料（Al合金、钛合金、镍基合金、复合材料和陶瓷等）也得到广泛的应用，这种情况下，焊接的质量不仅仅取决于焊缝，同时取决于HAZ，有时HAZ存在的问题比起焊缝更为复杂。
如：如今大型水电站，尤其高水头电站（包括抽水蓄能电站）的建造要求提供流量大、承压高的输水压力管道，如果采用普通钢材，必须增加管壁的厚度，无疑给压力钢管的制造、运输和安装带来极大的困难。
随之发展起来的适用于压力钢管的焊接结构用高强钢，如700MPa，800Mpa级钢具有很高的屈服强度和抗拉强度，同普通钢相比，可以大大减少压力钢管壁的厚度，克服了普通钢的局限性，（WEL—TEN80 WCF—62（80））它具有良好的低温冲击韧性也为钢管的可靠运行提供了保证，但它焊接时，易出现HAZ软化（投影）或产生裂纹。
Q235钢埋弧焊焊接热影响区组织及性能研究01
Q235钢埋弧焊焊接热影响区组织及性能研究一、研究背景在工业生产中，焊接技术被广泛应用，对于Q235钢这类常用的结构钢的焊接也越来越多。
焊接过程中，热影响区的变化对焊接的性能影响很大。
因此，利用现代技术对Q235钢的热影响区进行研究，对提高焊接质量和技术，具有很重要的意义。
二、热影响区的形成热影响区是指在焊接过程中所受到的热影响范围。
焊接中，热输入量极大，瞬间升高的温度会使其周围的金属晶粒在高温状态下长时间停留，长时间停留，易导致微观组织发生显著的变化，从而影响其性能。
三、实验方法本次实验使用Q235钢作为实验材料，采用埋弧焊焊接，通过热处理，开展了样品的金相组织、硬度和冲击韧性测试。
四、实验步骤1.准备Q235钢板材。
2.进行埋弧焊焊接，调节好焊接电压、电流等参数。
3.将焊接完的钢板进行热处理，使其冷却至室温，制作金相组织试件。
4.在热影响区、熔合线和母材三个不同位置上，测量硬度。
5.对实验结果进行分析和处理。
五、实验结果经过实验，我们得到了如下的实验结果:1.金相组织在金相组织观察中，我们发现热影响区的晶粒呈现出近似鱼鳞状的形态，这是由于晶粒受到了大的应力和变形的影响。
晶粒周围出现的条状物为铁素体，沿晶界存在着一些颗粒状的物质，这就是晶间凝胶。
另外，在热影响区与母材之间出现了彩虹线，是由于晶粒重新结晶的结果。
2.硬度通过硬度测试，我们发现在热影响区内部的硬度要比母材低，而熔合线两侧的硬度就要高出许多。
硬度分布呈现出一定的规律，热影响区、熔合线和母材的硬度不同，这反映了焊接过程中不同位置的组织变化和性质的改变。
3.冲击韧性我们通过冲击试验，发现在热影响区，冲击韧性的值较低，说明焊接过程中晶粒的缺陷和组织性质的改变对焊接接头的性能造成了一定的影响。
六、结论通过对Q235钢的热影响区进行研究，我们发现焊接过程中，热影响区的组织和性能变化会对焊接接头的硬度和冲击韧性造成一定的影响，而不同位置的硬度差异也提示我们在焊接过程中需要特别注意热量的控制，以保证焊接接头的质量和性能。
第十章 焊接热影响区的组织和性能
焊接热影响区的软化
焊接热影响区的性能控制
1、焊接热影响区的硬化
母材的淬硬倾向（内因） HAZ的硬度 化学成分 HAZ的冷却速度（外因） 焊接规范
焊接热影响区的最高硬度Hmax：
高低取决于
Hmax（HV10）= 140 + 1089 Pcm- 8.2 t 8 / 5
缝相当于低碳钢过热区的部位，得到粗大的马氏体，
而相当于正火区的部位则得到细小的马氏体。当焊
件母材的淬透性不是太高时，还会出现贝氏体、索
氏体等正火组织与马氏体共存的混合组织。
2、 不完全淬火区
母材被加热到Ac1～Ac3温度之间的热影响区，
相当于不易淬火钢的不完全重结晶区。在快速加热
条件下，铁素体很少溶入奥氏体，而珠光体、贝氏
熔焊时在高温热源作用下，靠近焊缝两侧 一定范围内发生组织和性能变化的区域称
为“焊接热影响区” 。
图10-1 焊接接头示意图 1-焊缝；2-熔合区；3-热影响区；4-母材
第一节 焊接热循环 第二节 焊接热循环下的金属组织转变特点 第三节 焊接热影响区的组织与性能
第一节 焊接热循环
一、研究焊接热循环的意义 二、焊接热循环的参数及特征 三、焊接热循环参数的计算
材料淬硬倾向的评价指标 — 碳当量
钢中含碳量显著影响奥氏体的稳定性，对淬硬倾向影响最大。
含碳量越高，越容易得到马氏体组织，且马氏体的硬度随含
碳量的增高而增大。 合金元素的影响与其所处的形态有关。溶于奥氏体时提高淬 硬性(和淬透性)；而形成不溶碳化物、氮化物时，则可成为 非马氏体相变形核的核心，促进细化晶粒，使淬硬性下降。 碳当量（Carbon Equivalent）是反映钢中化学成分对硬化 程度的影响，它是把钢中合金元素（包括碳）按其对淬硬 （包括冷裂、脆化等）的影响程度折合成碳的相当含量。
改善焊接热影响区的组织和性能
任务4.1 掌握熔合区的特征
4.1.3任务实施
熔合区的主要特征如下。 1.化学不均匀性 通过了解熔合区的形成可以知道，熔合区的范围非常小，加热和冷却都
比较溶质元素不能充分扩散，会呈现出严重的化学不均匀性。 一般来说，钢中的合金元素及杂质在固相中的溶解度都小于在液相中的
项目四 改善焊接热影响区的组织和性 能
1 任务4. 1 掌握熔合区的特征 2 任务4. 2 分析焊接热影响区的组织 3 任务4. 3 改善焊接热影响区的性能
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任务4.1 掌握熔合区的特征
4.1.1任务描述
熔合区是焊缝和母材的交界处，通过了解熔合区的形成过程，分析熔合 区的特征，明确熔合区是焊接接头中薄弱的环节之一。
℃ -200 ℃ 。而在焊接时，近缝区熔合线附近可接近金属的熔点，对于 低碳钢和低合金钢来讲，一般都在1 350℃左右。 (2)加热的速度快。一般热处理条件下，为了保证工件整体受热均匀，加 热速度比较缓慢。而焊接时，热源就集中在熔池周围，故加热的速度比 热处理时要快得多，往往超过几十倍甚至几百倍。表4-1给出了不同焊 接方法的加热速度。
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任务4. 2 分析焊接热影响区的组织
(3)局部加热。热处理时工件是在放在炉中整体均匀加热的。而焊接时是 局部集中加热，并且随热源的移动，被加热的范围也随之移动。正是这 种局部集中加热和热源移动，造成加热速度快，冷却速度也快;还造成了 热影响复杂的应力状态。
(4)高温停留时间短。在热处理条件下，可以根据工件要求和工艺需要对 保温时间任意控制。焊接时在Ac3以上保温的时间很短，一般焊条电弧 焊为4~20s，埋焊时为30~100 s。
4.1.2相关知识
一、熔合区的概念 焊缝与母材之间不是一条简单的熔合线，而是由一个区域构成，这个区
焊接热影响区
热影响区的组织分布(1)完全淬火区：焊接时热影响区处于AC3以上的区域，由于这类钢的淬硬倾向较大，故焊后得到淬火组织（马氏体）。
在靠近焊缝附近（相当于低碳钢的过热区），由于晶粒严重长大，故得到粗大的马氏体，而相当于正火区的部位得到细小的马氏体。
根据冷却速度和线能量的不同，还可能出现贝氏体，从而形成了与马氏体共存的混合组织。
这个区在组织特征上都是属同一类型（马氏体），只是粗细不同，因此统称为完全淬火区。
(2)不完全淬火区：母材被加热到AC1～AC3温度之间的热影响区，在快速加热条件下，铁素体很少溶入奥氏体，而珠光体、贝氏体、索氏体等转变为奥氏体。
在随后快冷时，奥氏体转变为马氏体。
原铁素体保持不变，并有不同程度的长大，最后形成马氏体-铁素体的组织，故称不完全淬火区。
如含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时，也可能出现索氏体和体素体。
如果母材在焊前是调质状态，那么焊接热影区的组织，除在上述的完全淬火和不完全淬火区之外，还可能发生不同程度的回火处理，称为回火区（低于AC1 以下的区域）。
总括以上，金属在焊接热循环的作用下，热影响区的组织分布是不均匀的。
熔合区和过热区出现了严重的晶粒粗化，是整个焊接接头的薄弱地带。
对于含碳高、合金元素较多、淬硬倾向较大的钢种，还出现淬火组织马氏体，降低塑性和韧性，因而易于产生裂纹。
在当今社会生产中，金属材料的应用是十分广泛的，尤其是钢铁材料，在工业。
农业。
交通运输。
建筑以及国防等各方面都离不开他。
随着现代化工农业以及科学技术的发展，人们对金属材料的性能要求越来越高。
为满足这一点，一般可以采取两种方法：研制新材料和对金属材料进行热处理。
后者是最广泛，最常用的方法。
热处理是一种综合工艺。
热处理工艺学就是研究这种综合工艺的原理及规律的一门学科。
热处理工艺在我国已有悠久的历史，早在商代就已经有了经过再结晶退火的金箔饰物，在洛阳出土的战国时代的铁锛，系由白口铁脱碳退火制成。
在战国时代燕都遗址出土的大量兵器，向人们展示了在当时钢件已经采用了淬火，正火，渗碳等工艺。
金属焊接热影响区的组织和性能
45钢
40Cr
ωH ： 1—1400℃/s；2—270℃/s； 3—35℃/s； 4—7.5℃/s)
ωH ：1—1600℃/s；2—300℃/s； 4—42℃/s； 5—7.2℃/s
焊接快速加热对Ac1、Ac3和晶粒长大的影响
化的可能性增大。
提高初始温度 T0（预热温度），也会在一定程度上延长高温 停留时间 tH。
三、焊接热循环参数的计算
冷却速度： 厚板
薄板
C
2(TCT0)2
E
冷却时间：
C 2c(T(CET)02)3
厚板
薄板
E 1
1
t852500T0800T0
t85(4 E c)2501 T 002801 T 002
冷却速度ωc随着线能量E和初始温度T0的提高而降低， 冷却时间随着线能量E和初始温度T0的提高而延长。 母材的热物理性质、焊件的形状、尺寸、接头型式、焊道的长度及层数都
二、焊接热循环的参数及特征
三、焊接热循环参数的计算
数值模拟——是指用一组控制方程来描述一个过程的基本参数 变化关系； 利用数值方法求解，以获得该过程定量的结果。
根据焊接传热理论建立了许多描述焊接传热过程的数学 模型(包括焊接热循环参数)。
随着计算机的发展和普及，计算机的容量日益增大，计 算速度也越来越快，过去难以用分析方法求解的非线性问题现 在可以在计算机上用数值方法迎刃而解。
2、短段多层焊接热循环
短段多层焊——就是每层的焊缝长度较短 (约 50～400mm )，还未等前一层焊缝冷却 到较低温度（如Ms点）就开始了下一层的焊接。
熔焊原理-焊接热影响区的组织和性能
4.2 焊接热影响区的组织和性能
• 热应变时效脆化HSE
（1）控制焊接工艺 （焊前预热、焊后热处理、焊接热输入）
（2）选用高韧性母材 （低碳微量多元素强化的钢种）
焊前预热：
• 降低焊后冷却速度，对于易淬火钢，减少HAZ淬硬程度， 防止产生焊接裂纹。 • 减少HAZ的温度差别，在较宽范围内得到较均匀的温度分 布而减少因温度差别引起的焊接应力。
焊后热处理：
4.2 焊接热影响区的组织和性能
• 粗晶脆化 产生原因：靠近熔合线附近和过热区，晶粒粗化 影响因素：母材的化学成分、组织状态、加热温度 和时间、 焊接线能量等。 防止措施：合金化、合理选择焊接线能量等。
4.2 焊接热影响区的组织和性能
• 组织脆化
产生原因：HAZ中出现脆硬组织如M-A组元、上贝氏 体、粗大的魏氏组织，以及“组织遗传”而造成。 M-A组元脆化：在中等的冷却速度条件下焊接低合金高强
完全淬火区－不完全淬火区
母材焊前为调质状态：
完全淬火区－不完全淬火区－回火区
易淬火钢焊接热影响区的分布特征
4.2 焊接热影响区的组织和性能
2 焊接热影响区的性能
硬化 Hardening 脆化 Embrittling 韧化 Toughing 软化 Softening
4.2 焊接热影响区的组织和性能
熔L焊O原G理O
4.2 焊接热影响区的组织和性能
4.2 焊接热影响区的组织和性能
焊接热影响区
焊接热影响区（HAZ）与焊缝不同，焊缝可以通过化学成分的调整、再分配及适当的焊接工艺来保证性能的要求，而热影响区性能不可能通过化学成分来调整，它是在热循环作用下才产生的组织分布不均匀性问题。
对于一般焊接结构来讲，主要考虑热影响区的硬化、脆化、韧化、软化，以及综合的力学性能、抗腐蚀性能和疲劳性能等，这要根据焊接结构的具体使用要求来决定。
焊接热影响区的硬化焊接热影响区的硬度主要决定于被焊钢种的化学成分和冷却条件，其实质是反应不同金相组织的性能。
由于硬度试验比较方便，因此，常用热影响区（一般在熔合区）的最高硬度Hmax判断热影响区的性能，它可以间接预测热影响区的韧性、脆性和抗裂性等。
近年来，HAZ的Hmax作为评定焊接性的重要标志。
应当指出，即使同一组织，也有不同的硬度。
这与钢的含碳量、合金成分及冷却条件有关。
焊接热影响区的脆化焊接热影响区的脆化常常是引起焊接接头开裂和脆性破坏的主要原因。
目前其脆化的形式有粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化、热应变时效脆化、氢脆以及石墨脆化等。
①粗晶脆化。
在热循环的作用下，焊接接头的熔合线附近和过热区将发生晶粒粗化。
晶粒粗大严重影响组织的脆性。
一般来讲，晶粒越粗，则脆性转变温度越高。
②析出脆化。
在时效或回火过程中，其过饱和固溶体中将析出碳化物、氮化物、金属间化合物及其他亚稳定的中间相等。
由于这些新相的析出，使金属或合金的强度、硬度和脆性提高，这种现象称为析出脆化。
③组织脆化。
焊接HAZ中由于出现脆硬组织而产生的脆化称为组织脆化。
对于常用的低碳低合金高强钢，焊接HAZ的组织脆化主要是M-A组元、上贝氏体、粗大的魏氏组织等造成的。
但对含碳量较高的钢（一般≥0.2%），则组织脆化主要是由高碳马氏体引起的。
④ HAZ的热应变时效脆化。
在制造过程中要对焊接结构进行加工，如下料、剪切、冷变成型、气割、焊接和其他热加工等。
由这些加工引起的局部应变、塑性变形对焊接HAZ 脆化有很大的影响，由此而引起的脆化称为热应变时效脆化。
热影响区
第三节 焊接热影响区的组织和性能
一、焊接热影响区的组织分布
（一）低碳钢和某些低合金钢（不易淬火钢）的HAZ 可分为四个区（如图4－29所示）
1.熔合区 a.焊缝与母材相邻的部位（温度处于固液相线 之间） b.范围很窄，在化学成分上和组织性能上都 有较大的不均匀性，对焊接接头的强度、 韧性都有很大的影响
1．完全淬火区
a.处于Ac3以上的区域
b.钢的淬硬倾向较大，焊后得到淬火组织（马 氏体） c.靠近焊缝附近（相当于低碳钢的过热 区），晶粒严重长大，得到粗大的马氏体， 相当于正火区的部位得到细小的马氏体
2.不完淬火区
a.母材被加热到Acl～Ac3温度之间的热影响 区
b.原铁素体保持不变，有不同程度的长大， 形成马氏体-铁素体的组织
软化的原因： 焊接具有热处理强化的合金（如Al)时，主要问题 之一就是HAZ软化，降低了焊接接头的力学性能
三、焊接条件下CCT图及其应用
1.图4－23是16Mn钢的CCT图及组织和硬度的 变化图 2.在焊接条件下熔合区附近（Tm=1300～ 1350℃）t8／5冷却时间，可以在图上查出相 应的组织和硬度
3.影响CCT图的因素
（1）母材化学成分的影响 除钴之外，所有固溶于奥氏体的合金元素 都使S曲线向右移，即增加淬硬倾向，并降 低Ms点，其中以碳的影响为最大 （2）冷却速度的影响 a.随着冷却速度的增高，对于Fe－C合金， A1、A3、A cm均移向更低的温度，共析成分 由 C0．83％转为 C0. 4％～ 0.8％ 。 b.马氏体增大滑移的抗力，不均匀切变就会 以孪晶方式进行，马氏体就由条状变为片状
低碳钢和低合金钢焊接时，在熔合线附近的过热 区，由于温度高（1300～1350℃），晶粒发生严 重长大，从而使韧性严重下降
焊接原理焊接热影响区组织和性能
3.注意问题
1).热影响区中熔合区,过热区晶粒严重 长大,是焊接接头的薄弱地带. 2).低碳钢的不完全重结晶区,在急冷急 热的条件下,会表现出高碳钢的行为. 3).成分偏析严重,C.P.S高时易产生淬硬 组织,裂纹.
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二.焊接热影响区的性能
(一)HAZ的硬化 硬度
为了方便起见,常常用硬度的变化来判定 热影响区的性能变化,硬度高的区域,强度 也高,塑性.韧性下降,测定热影响区的硬 度分布可以间接来估计热影响区的强度, 塑性和裂纹倾向影响硬度的因素。
5பைடு நூலகம்
熔合区 焊缝金属 母材
16Mn钢焊接热 影响区
过热 区
不完全重结晶区
6
7
2.易淬火钢
此类钢热影响区的组织分布与母材焊前热 处理有关焊前热处理.退火,正火,调质(淬 火+高回火) 1).完全淬火区 2).不完全淬火区 3).对于调质处理的钢(母材焊前处于调质状 态)回火区以下,发生不同程度的回火处理 ─回火区.组织性能变化取决于焊前调质 状态的温度.
焊接热影响区组织和性能
1
2
3
焊接热影响区的组织和性能
一.焊接热影响区的组织分布
焊接结构钢根据热处理特性不同分为两类 :淬火钢,不易淬火钢,分别讲述淬火钢和 不易淬火钢的组织分布.
1.不易淬火钢:如低碳钢,某些不易淬硬的
低合金钢,如16Mn.15MoV.15MnTi等
4
热影响区的组织分布
1).熔合区 2).过热区 3).相变重结晶区 4).不完全重结晶区 对于低碳钢,一些淬硬倾向不大的钢 (16Mn.15MnTi等)除过热区外其它各 区组织基本相同. 低碳钢过热区主要是魏氏组织W
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(二)焊接热影响区的脆化 1)粗晶脆化
焊接热影响区的性能
焊接热影响区（HAZ）与焊缝不同，焊缝可以通过化学成分的调整、再分配及适当的焊接工艺来保证性能的要求，而热影响区性能不可能通过化学成分来调整，它是在热循环作用下才产生的组织分布不均匀性问题。
对于一般焊接结构来讲，主要考虑热影响区的硬化、脆化、韧化、软化，以及综合的力学性能、抗腐蚀性能和疲劳性能等，这要根据焊接结构的具体使用要求来决定。
01焊接热影响区的硬化焊接热影响区的硬度主要决定于被焊钢种的化学成分和冷却条件，其实质是反应不同金相组织的性能。
由于硬度试验比较方便，因此，常用热影响区（一般在熔合区）的最高硬度Hmax判断热影响区的性能，它可以间接预测热影响区的韧性、脆性和抗裂性等。
近年来，尾巴HAZ的Hmax作为评定焊接性的重要标志。
应当指出，即使同一组织，也有不同的硬度。
这与钢的含碳量、合金成分及冷却条件有关。
02焊接热影响区的脆化焊接热影响区的脆化常常是引起焊接接头开裂和脆性破坏的主要原因。
目前其脆化的形式有粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化、热应变时效脆化、氢脆以及石墨脆化等。
①粗晶脆化。
在热循环的作用下，焊接接头的熔合线附近和过热区将发生晶粒粗化。
晶粒粗大严重影响组织的脆性。
一般来讲，晶粒越粗，则脆性转变温度越高。
②析出脆化。
在时效或回火过程中，其过饱和固溶体中将析出碳化物、氮化物、金属间化合物及其他亚稳定的中间相等。
由于这些新相的析出，使金属或合金的强度、硬度和脆性提高，这种现象称为析出脆化。
③组织脆化。
焊接HAZ中由于出现脆硬组织而产生的脆化称为组织脆化。
对于常用的低碳低合金高强钢，焊接HAZ的组织脆化主要是M-A组元、上贝氏体、粗大的魏氏组织等造成的。
但对含碳量较高的钢（一般≥0.2%），则组织脆化主要是由高碳马氏体引起的。
④ HAZ的热应变时效脆化。
在制造过程中要对焊接结构进行加工，如下料、剪切、冷变成型、气割、焊接和其他热加工等。
由这些加工引起的局部应变、塑性变形对焊接HAZ脆化有很大的影响，由此而引起的脆化称为热应变时效脆化。
热影响区
二、焊接热循环的形式
（一）长段多层焊焊接热循环 1. 长段多层焊：每道焊缝的长度较长（一般1m以上），焊 完第一层再焊第二层时，第一层已基本冷至较低的温度 （一般在100～200℃以下），其特点是相邻各层之间有依 次热处理的作用 ，不适用于淬硬倾向较大的钢种 2.焊接热循环的变化如图4－17所示。
软化的原因： 焊接具有热处理强化的合金（如Al)时，主要问题 之一就是HAZ软化，降低了焊接接头的力学性能
（二）短段多层焊焊接热循环
1.短段多层焊：每道焊缝长度较短（约为 50～ 400mm），未等前层焊缝冷却到较 低温度（如 Ms点）就开始焊接下一道焊 缝，其特点是后焊一层对先焊层具有缓冷 作用，可以防止焊接接头产生淬硬组织， 适于焊接晶粒易长大而又易于淬硬的钢种 2.短段多层焊的热循环如图 4－18所示
（三）焊接热影响区的韧化
1. 通过母材的合金化方式和组织状态提高 HAZ的韧性 2.采用焊后热处理来改善HAZ的韧性 3.控制焊接线能量
（四）调质钢焊接HAZ的软化问题
1.调质钢焊接时HAZ的软化
软化的原因： 焊接加热温度超过工件原始调质温 度。 软化或失强最大的部位是在峰值温度为Acl附近
2.热处理强化合金焊接HAZ的软化
• 由图4－21、图4－22和表4－9可以看出，45 钢在焊接条件下比在热处理条件下的CCT曲 线稍向右移（主要考虑MS附近）。说明在相 同冷却速度条件下，焊接时比热处理时的淬 硬倾向大。 • 相反，40Cr钢在焊接条件下的CCT曲线比热 处理条件下的CCT曲线向左移动，也就是在 同样冷却速度下焊接时比热处理时的淬硬倾 向小。
低碳钢和低合金钢焊接时，在熔合线附近的过热 区，由于温度高（1300～1350℃），晶粒发生严 重长大，从而使韧性严重下降
实验一低合金结构钢焊接性试验
《材料焊接性》实验指导书目录实验一：低合金结构钢焊接性试验 (1)实验二：低合金结构钢焊接接头显微组织和冷裂纹形态的观察 (3)实验三：铸铁焊接 (5)实验一低合金结构钢焊接性试验一、实验目的1、初步了解低合金结构钢焊接性试验方法。
2、掌握斜Y坡口对接裂纹试验方法及试验结果的一般分析方法。
二、实验原理合金结构钢焊接时的主要问题之一是裂纹，强度级别越高的钢，其冷裂纹倾向越大。
焊接冷裂倾向的测定方法很多。
常用的测定方法有：最高硬度法，斜Y坡口对接裂纹试验法（“小铁研式”抗裂试验）、插销试验等。
按照接头的拘束类型可把抗裂试验分成自拘束型抗裂试验和外拘束型抗裂试验两大类。
外拘束型抗裂试验适用于定量评定材料的裂纹倾向，并可以比较深入地进行有关理论研究工作，但这类试验都需要专用的试验机，其中插销试验法，试验装置简单，应用灵活，节省试验材料和时间，因此比较容易普及。
自拘束型抗裂试验方法很多，其中“小铁研式”抗裂试验是常用的抗裂性试验之一。
此法所用的试样如图1所示，试板用被焊材料制成，两端各60mm范围内先用焊缝固定，试板之间予留间隙2—3mm。
图1 斜Y坡口对接裂纹试样试板中间（80mm处）焊试验焊缝（单道焊），焊接规范为标准规范，焊条直径φ4mm，焊接电流170A，电弧电压24V，焊速150mm/min。
试验焊缝两端都不得与拘束焊缝相连，应各相距2—3mm，试验焊缝焊后至少放置24小时，然后进行裂纹检查。
首先用放大镜目测检查焊缝金属表面裂纹，然后沿焊缝长度方向均匀截成六段，从同一侧面检查每一试片的断面裂纹，计算出裂纹率。
由于两端固定，对试验焊缝有拘束作用，其拘束程度往往比实际结构的长焊缝还要大，所以一般认为只要表面裂纹率不超过20%，在实际生产中就不致发生裂纹。
三、实验内容1、了解常用的焊接性试验方法，重点了解斜Y型坡口试验方法及特点。
2、对斜Y型坡口对接裂纹试验的结果进行分析。
四、实验报告1、说明插销试验法和斜Y型坡口对接裂纹试验方法的特点及应用。
焊缝及其热影响区的组织和性能
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七、改善焊缝组织的途径
1.凝固组织形态对性能的影响 生成粗大的树枝状晶，韧性降低，对气孔、夹杂、热裂 都有影响
2.焊缝金属的性能的改善措施 ①固溶、细晶等强化和变质处理 加入Mo、V、Ti、Zr、Al、B、N、稀土Te等 ②振动结晶 机械振动、高频超声振动、电磁振动 ③焊接工艺 焊后处理、热处理、多层焊、锤击、跟踪回火等。
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2、低合金钢 （1）多以F+P为主，有时出现B及M,与焊材及工艺有关。 （2）铁素体（F）转变 ①粒界F（高温转变900-700℃）：为先共析F,由奥氏 体晶界析出向晶内生长，呈块状 ②侧板条F（700-550℃）：由奥氏体晶界形核，以板 条状向晶内生长（由于F形成温度较高，F内含碳极 低，故又称为无碳贝氏体） ③针状F（500℃附近）：大都非自发形核，在奥实体 内形成 ④细晶F （500℃以下）：奥氏体晶内形成，有细晶元素
18
2.熔合区的化学不均匀性
①熔合区的形成
母材与焊缝交界的地方并不是一条线，而是一个区
熔合区熔化不均（传热、晶粒散热）
②熔合区成分分布
在液相中的溶解度>在固相中的溶解度
故：固相浓度 界面
液相浓度
C0 - C´
C0 + C´
分配取决于扩散系数和分配系数，特别是
S、P、C、B、O、N等
熔合区还存在物理不均匀（组织、性能）
Pcm
C
Si 30
Mn
Cu 20
Cr
Ni 60
Mo 15
V 10
焊接热影响区的组织和性能
三、焊接热影响区的组织和性能
焊接热影响区就是指在焊接过程中，母材因受 热影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性 能变化的区域。
焊接热影响区的组织和性能基本反映了 焊接接头的性能和质量。
对于低碳钢及合金元素较少的低合金高强 度钢来说，焊接热影响区可分为过热区、 正火区、不完全重结晶区和再结晶区
焊接热影响区除了组织变化而引起性能变化外，热影 响区宽度对焊接接头中产生的应力与变形也有较大影 响。
一般来说，热影响区越窄，焊接接头中内应力越大， 越容易产生裂纹；热影响区越宽，则变形越大。
因此，焊接生产中，在保证焊接接头不产生裂纹的前 提下，应尽量减小热影响区的宽度。
• 热影响区宽度的大小与焊接方法、焊接 参数、焊件大小和厚度、金属材料热物 理性质和接头形式等有关。采用小的焊 接参数，如降低焊接电流、增加焊接速 度，可以减小热影响区宽度。不同焊接 方法，其热影响区宽度也不相同，焊条 电弧焊的热影响区总宽度为6mm，埋弧 焊约为2.5mm，而气焊则可达到27mm左 右。
E—至焊缝轴线25 mm
• 焊接热循环的主要特点是： 加热温度高，停留时间短（
几秒到几十秒），加热和冷 却速度快。
• 热循环的主要参数是加热速
度、加热的最高温度（Tm）
、在相变温度以上停留的时
间（tA）和冷却速度。影响
焊接热循环的主要因素有焊
接参数、焊接方法、预热和
道间温度、接头形式、母材
导热性等。
二、控制熔合比
熔焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比，称为熔合比。
熔合比的计算公式为： r ＝ Fm / （Fm ＋ Ft）
式中 r—— 熔合比； Fm ——熔化的母材金属的横截面积； Ft—— 焊缝中填充金属的横截面积。
欧标低合金结构钢粗晶热影响区组织和韧性的热模拟研究
～
试验研 究 ～
欧 标 低 合 金 结 构 钢 粗 晶热 影 响 区组 织 和 韧 性 的热 模 拟 研 究
杜士青 ， 洪永 昌， 孙希庆
（ 徽 工 业 大 学材 料 科 学与 工 程 学 院 ， 徽 马 鞍 山 ２ ３０ ） 安 安 ４ ０２
Ｔｈｅ ｍ ａ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｒ ｓ ｒ ｔ ｅ ａ ｄ Ｔｏ ｈｎｅ ｓ ｏ ａ ｓ － ｒ ｉ ｅ ｒ ｌＳｉ ｌ ｔｏ ｆＭ ｃ ｏ ｔ ｕｃ ｕｒ ｎ ｕｇ ｓ ｆ Ｃｏ ｒ ｅ ｇ ａ ｎ ｄ ＨＡＺ ｏ ｆＥｕｒ ｐ ａ ｔ ｎｄ ｒ Ｗ ｌ ｙ Ｓｔ ｕｃ ｕｒ ｌＳ ｅ ｌ ｏ ｅ ｎ Ｓ ａ ａ ｄ ＬＯ Ａｌｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｅ
摘
要 ： 用 Ｇ ｅｂｅ ５ ０热模 拟试 验机 模拟 粗 晶 热影 响 区的 焊接 热循 环 ， 究 了热 输 入 对 欧标 低 合金 结 利 ｌ ｌ． ０ ｅ ３ 研
构钢粗 晶热影响 区晶粒长 大 、 硬度 及韧 性和 组 织的影 响 。结果表 明 ， 随着峰 值加 热 温度 的提 高和 高
ｃ ｃｅ ｏ ｅ ｃ ａ ｓ — ｒ ｉ ｅ ｙ ｌ ｆｔ ｏ ｒｅ ｇ ａ ｎ ｄ ＨＡＺ ｙ ｍｅ ｎ ｆＧｌｅ ｌ 一 ００ ｍ ａ ｈ ｎ ． ｈｅｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｔ ｈ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｅ ｋ ｈ ｂ ａ ｓｏ ｅ ｂ ｅ３５ ｃ ｉ ｅ Ｔ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｗｉｈ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｆｐ ａ ｔｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｈ ｏｏ ｇ ｔｏ ｆｄ ｒ ｔｏ ｔｔ ｅ ｅ ａｕｒ ｈｅ ａ ｓｅ ｉ ｒｉ ｆｔ ｅ ｓｅ ｌｗｉｌｇ ｏ ｔ ｆｅ ｅ ｔ ｅ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅｐｒｌ ｎ ａ ｉｎ ｏ ｕ ａｉ ｎ ａ ｈｅｔ ｍｐ ｒ ｔ ｅ ｔ ｕ ｔ ｎｔ ｇ ａｎｓｏ ｔｅ ｌ ｒ ｗ ｏｄｉ ｒ ｎ ｅ ｈ ｆ ｄ ｒ ｅ ， ｎ ｈｅ ｍａ ｉ ｍ ａ ｄ ｅ ｓ ｏ ｏ ｒｅ ｇ ａ ｎ ｄ ｚ ｎｅ ｗｉ ｒ ｄ ｌ ｎ ｒ ａ ｅ ａ ｌ． Ｍ ｅ ｎ ｉｅ， ｔ ｈ ｒ — ｅ ｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｘｍｕ ｈ ｒ ｎ ｓ ｆｃ ａ ｓ — ｒ ｉ ｅ ｏ ｌ ｇ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｗｅ１ ｌ ｙ ａ ｗｈ ｌ ｗｉ ｔ ｅ ｐ ｏ ｈ
服役劣化HP40Nb炉管模拟焊接热影响区的显微组织和拉伸性能
2020年12月第卷第12期Vol.44No.12Dec.2020 MATERIALS FOR MECHANICAL ENGINEERINGDOI：10.11973/jxgccl202012006服役劣化HP40Nb炉管模拟焊接热影响区的显微组织和拉伸性能李松林'，曹逻炜S韩志远2,程方杰2(1.天津大学材料科学与工程学院，天津300350；2.中国特种设备检测研究院，北京100029；3.天津市现代连接技术重点实验室，天津300350)摘要：通过焊接热模拟，研究了服役劣化HP40Nb制氢转化炉管热影响区的显微组织和拉伸性能。
结果表明：服役劣化炉管的奥氏体晶界上存在粗大、连续的G相和富M23C6碳化物；在峰值温度(1100-1200°C)下热循环后，析出相仍主要为G相和M23C6碳化物，二者含量随峰值温度升高而减少；当峰值温度升至1250°C时，析出相主要为M23C6和NbC相；在较低垮值温度(950-1050°C)下所得热影响区试样的抗拉强度和断后伸长率均较低;峰值温度高于1100°C时，抗拉强度和断后伸长率总体上均随温度的升高而增大，且在1150°C及以上时，抗拉强度满足未服役HP40Nb合金的强度要求,但伸长率远小于标准要求。
关键词：焊接热模拟；HP40Nb制氢转化炉管；服役劣化；析出相；拉伸性能中图分类号：TG457.il文献标志码：A文章编号：1000-3738(2020)12-0033-04Microstructure and Tensile Properties of Heat Affected Zone bySimulation Welding of Service-Degraded HP40Nb Furnace TubeLI Songlin1,CAO Luowei2,HAN Zhiyuan2.CHENG Fangjie13(1.School of Materials Science and Engineering,Tianjin University,Tianjin300350,China；2.China Special Equipment Inspection and Research Institute,Beijing100029,China；3.Tianjin Key Laboratory of Advanced Joining Technology,Tianjin300350,China)Abstract:The microstructure and tensile properties of the heat affected zone of a service-degraded HP40Nb hydrogen production convert furnace tube were studied by the welding thermal simulation.The results show that coarse and continuous G phase and chromium-rich M23C6carbides existed on austenite grain boundaries in the service-degraded furnace tube.After thermal cycling at peak temperature of1100—1200°C,the precipitates still consisted of G phase and M23C6carbides♦and both decreased in content with increasing peak temperature.When the peak temperature was1250°C,the precipitates were composed of M23C6and NbC phases.The tensile strength and elongation of the heat affected zone samples obtained at lower peak temperatures(950一1050°C)were lower.When the peak temperature was higher than1100°C,the tensile strength and elongation increased with increasing temperature.When the peak temperature increased to1150°C and above,the tensile strength reached the requirements of the unserviced HP40Nb alloy,while the elongation was smaller than the standard requirement.Key words:welding thermal simulation；HP40Nb hydrogen production convert furnace tube；servicedegrading；precipitate；tensile property收稿日期：2019-10-09；修订日期：2020-09-30基金项目：国家重点研发计划项目(2017YFF0210401)作者简介:李松林(1995-),男，河南邓州人，硕士研究生通信作者(导师)：程方杰教授0引言制氢转化炉管的工作环境为高温、高压，轻质姪类与水蒸气在炉管内相互反应产生氢气。
材料成型及控制工程-焊接性实验
斜Y形坡口对接裂纹实验。
主要用于评定低合金结构钢焊接及热影响区的冷裂纹敏感性，在实际生产中应用很广泛，通常称为“小铁研”试验1）试件制备2）试验条件3）检测与裂纹率计算1表面裂纹率2根部裂纹率3断面裂纹率一般认为低合金钢“小铁研”试验表面裂纹率小于20%时，用于一般焊接结构生产是安全的。
如果试验用的焊接参数不变，用于不同预热温度进行试验就可以测定出防止冷裂纹产生的临界预热温度，作为评定钢材冷裂纹敏感性的指标。
低碳调制钢。
一，特点：含碳量低基体组织是强度和韧性都比较高的低碳马氏体+下贝氏体，对焊接有利。
二，焊接时需要注意的两个基本问题：1要求马氏体转变时冷却速度不要太快，使马氏体有一“自回火”的作用，以防止冷裂纹的产生。
2要求在800～500℃直接的冷却速度打五产生脆性混合组织的临界速度。
三，要解决的问题：1防止裂纹。
2是要保证满足高强度的要求的同时，提高焊接金属及热影响区的韧性。
一般采用熔化极气体保护焊或活性气体保护焊热裂纹奥氏体钢焊接时，在焊缝及近缝区都有产生裂纹的可能性，主要是热裂纹。
最常见的是焊缝凝固裂纹。
热影响区近缝区的热裂纹太多是所谓液化裂纹。
在大厚度焊接中也有时见到焊道下裂纹。
一，产因：1奥氏体钢的热导率小和线胀系数大2奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织3奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂。
二，凝固模式对热裂纹的影响：凝固裂纹与凝固模式有直接关系。
所谓凝固模式，首先是指以何种初生相开始结晶进行凝固过程，其次是指以何种相何种相完成凝固模式。
晶粒润湿理论指出偏析液膜能够润湿y—y、界面，不能润湿异相界面。
以FA模式形成的铁素体呈蠕虫状，妨碍枝晶支脉发展，构成理想的界面，因而不会有热裂倾向。
气孔。
气孔是铜及其合金焊接时的一个主要问题。
纯铜、黄铜及铝青铜埋弧焊时只有氢及水蒸气易使铜及其合金焊缝出现气孔有氢引起的气孔称为扩散气孔。
纯铜敏感性比低碳钢高的原因：1铜的热导率比低碳钢高7倍以上，所以铜焊缝结晶过程进行得特别快，氢不易析出，熔池易为氢为所饱和而形成气泡2温度升高液态铜开始蒸发，氢的溶解度反而下降。
低合金构钢焊接接头显微组织
形态的观察
一、实验目的
1、了解低合金结构钢焊接热影响区显微组织变化规律。
2、了解低合金结构钢焊接冷裂纹形成条件及形貌特征。
二、实验原理
焊接接头分为：焊缝区、半熔化区、过热区、完全重结晶 区、不完全重结晶区。
A. 焊接前为退火或正火态时：焊接后热影响区的组织可
分为完全淬火区（TH>AC3）和不完全淬火区(TH=AC1 ~AC3) 。
F晶界+M板+B+(M+A")组 元
粗大F先+FW+P
完全重结晶区
F+P+ M(灰针)+B
等轴状F+P均匀分布
不完全重结晶区
43; （B）少量
母材
F+P+B粒，呈带状分布
F较大块+（ F+P）小块 F+P，粗大
低合金结构钢焊接接头宏观形貌
焊缝 熔合区
热影响区 母材区
焊趾 焊根
低合金结构钢焊接延迟裂纹的形核、扩展取决于焊 接接头的拘束应力、被焊金属的淬硬倾向、焊缝金属中 的扩散氢含量。
焊接延迟裂纹在焊接接头中出现的部位可分为： 1. 焊趾裂纹 2. 焊根裂纹 3. 焊道下裂纹
1
3
2
低合金结构钢正火态焊接接头组织全貌
母材区
不完全重结晶区 完全重结晶区
过热区 焊缝区
低合金结构钢正火态焊接接头焊缝区组织
低合金结构钢正火态焊接接头过热区组织
低合金结构钢正火态焊接接头完全重结晶区组织
低合金结构钢正火态焊接接头不完全重结晶区组织
低合金结构钢正火态焊接接头母材区组织
低合金结构钢退火态焊接接头组织全貌 母材区
焊接热输入对890MPa高强钢热影响区组织和性能研究
焊接热输入对890MPa高强钢热影响区组织和性能研究摘要利用Gleeble-3500热模拟试验机进行890MPa高强钢不同焊接热循环的热模拟试验，研究了焊接热输入对焊接热影响区粗晶区组织、显微硬度与和冲击韧性及其变化规律。
结果表明，一次热循环后，随着线能量的增加，热影响区的最大硬度随之减小，冲击韧性先是下降然后增加，组织主要由贝氏体和马氏体的混合组织，且随着热输入的增加，粗晶区的组织也出现长大的趋势，且贝氏体的含量有所增加。
经历峰值温度为800°C二次热循环后的韧性基本保持不变，但HAZ的最大硬度明显减小，其组织表现为晶间析出铁素体和晶粒内部的贝氏体和马氏体由于过热而产生分解的现象。
关键词高强钢；焊接热输入；焊接热影响区；冲击韧度；显微组织1 引言采用淬火-回火工艺制造的低合金高强钢因其优良的强韧性匹配、高的强度/质量比被广泛应用于采矿设备、工程机械和压力容器等结构的制造。
然而，这类钢在焊接时，受热循环作用后热影响区(HAZ)的组织和性能均会发生较大的变化，从而对实际的加工产生极为不利的影响。
低合金高强钢热影响区的组织和性能主要由焊接热循环决定，而焊接热循环决定于焊接热输入。
对于淬火-回火低合金钢，在焊接热输入的作用下，靠近熔合区的母材被加热到较高的温度，组织发生明显的变化[1]。
在加热过程中，基体组织会转变为奥氏体，高的峰值温度导致奥氏体晶粒粗化，形成粗晶区，基体组织中的原始析出物会溶解或者粗化。
在冷却过程中，奥氏体组织转变成马氏体、铁素体或贝氏体组织以及可能产生新的析出物[2-4]。
因此，研究焊接热输入对淬火-回火高强钢热影响区组织性能的影响对提高接头性能具有重要义。
此外，对于大厚度的高强度钢，在实际焊接过程中，焊接热影响区将经历多次热循环作用。
二次热循环对热影响区的组织和性能影响也成为了当前对这类材料焊接的重点内容[5-7]。
本文通过对890MPa级高强钢进行焊接热模拟试验，探讨不同焊接热输入下该钢焊接热影响区组织和韧性的变化规律，以及多道焊时二次热循环对HAZ的组织、硬度和冲击韧性的影响，对制定合理的焊接工艺具有重要作用，为今后的工程应用奠定基础。
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The Gleeble 2000
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The Gleeble 3500
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Gleeble 3500 Specifications Max. speed: 1,000mm/s Loading capacity: 10 metric tons in
Outline
Gleeble的历史 为什么要进行物理模拟? 本次实验的目的 试验原理及方法 实验仪器及材料 实验步骤
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Early HAZ simulator
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The Gleeble 1500
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Physical Simulation
Industrial Applications
Computer Modelling
Physical Simulation
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实验的目的
tension and compression Max. heating rate: 10,000C/sec
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Why Physical Simulation ?
• • • • • Improve yields Reduce production costs Enhance material properties Develop new products and processes Refine existing products andprocesses
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•
2. 焊接热模拟试验数据和试样的处理方法 • 在焊接热模拟试验过程中，Gleeble3500系统采集的 数据是试样上的实际温度随时间变化的曲线。在试验结束 后，该曲线可以通过Origin软件加以处理，从曲线上可以 直接读取加热峰值温度Tp，加热速度ω Ｈ、高温停留时间 tH和冷却速度ω c等热循环的其它主要特征参数可以先通 过在曲线上读取相应的坐标值，然后加以简单的计算获取。 • 经焊接热循环模拟后，可以将试样进一步加工成标准 试样，进行相关的性能试验，也可以将试样沿热电偶所在 的横截面切开，按常规金相检验的方法对模拟焊接热影响 区的组织进行观察。
• 了解合金结构钢焊接热影响区的分布特征； • 了解材料焊接热循环的主要参数及计算数 学模型。
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试验原理及方法
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1. 利用Gleeble热力动态模拟试验进行焊接热影响区组织模拟的相似原理 焊接热影响区是指材料在焊接热源的作用下，焊缝两侧因经受热循环和应 力循环的作用，从而发生组织和性能变化的区域。热循环是指焊接过程中 随热源在焊件上的移动，焊件上某点经历的先加热后冷却的过程。相应地， 热循环的主要特征参数包括加热速度 ω Ｈ、峰值温度Tp、高温停留时间tH 和冷却速度 ω c 。其中冷却速度可以采用连续冷却转变发生时的温度范围 800-500 ℃ 或 800-300 ℃ （因被焊材料不同而异）内的冷却时间 t8/5 或 t8/3来表征。应力循环是指因受热循环的作用，处于拘束状态的焊件上的 某点先后经受压应力和拉应力作用的过程。在热循环作用下，因焊接热影 响区不同部位所经受的峰值温度不同（取决于该点与热源或焊缝的距离）， 可以将其划分为依次排列的熔合区、粗晶区、完全重结晶区、不完全重结 晶区和回火区，各个区域的组织具有不同的特征。应力循环的附加作用会 使上述区域的组织在晶粒度和亚结构上发生一定程度的偏差。 Gleeble-3500热力动态模拟试验机同时具备电阻加热系统、液压加载 系统和高精度伺服反馈控制与信号动态采集系统。采用该试验装置在一定 尺寸的小试样上再现与实际焊接热影响区某点几乎完全相似的热循环和应 力循环，从而获得与实际焊接热影响区相近似的组织状态。这就是焊接热 模拟试验的基本原理。
/sundae_me ng
•
在进行焊接热模拟试验前，需了解所要模拟的部位的热循环和应 力循环曲线。焊接热循环曲线可以采用实验测定和传热学计算的方法 得到。在Gleeble3500系统的HAZ软件包上已经配备了相应的计算焊 接热循环曲线的F(s,d)Table实验数学模型及Hannerz、Rosenthal、 Rykalin-2D和Rykalin-3D等焊接传热学经典公式，上述焊接热循环 的主要参数都包含在计算结果中。利用HAZ软件包可以方便地编制焊 接热模拟试验程序。应力循环曲线可以也采用实验测定和弹塑性有限 元计算的方法得到，但考虑到与热循环相比，应力循环对焊接影响区 组织的影响相对较小，因而在模拟试验中，往往不考虑应力循环的作 用。 • 在焊接热模拟试验过程中，Gleeble3500系统按预先设置的焊接 热循环曲线将试样进行加热和冷却，并动态实时记录在热电偶附近的 温度变化过程。由于试样是采用电阻热进行加热，并通过试样两端的 夹具的热传导来进行散热，因而在试样上的温度分布情况是：沿试样 的径向，试样表面与心部的温度差别很小，可以近似地视为“等温 面”；沿试样的轴向，试样中心点的温度最高，向两端部温度逐渐降 低，在中心处的温度梯度较小，存在一定长度的“均温区”（均温区 的大小与采用的夹具和夹具之间的间距有关）。上述温度分布特点使 得试样中部一定范围内的组织均匀。与实际焊接热影响区中相应区域 分布狭窄的特点相比，模拟试验扩大了热影响区中相应区域的范围， 便于进行组织